The desire to synthesize nanostructures that combine the mechanical flexibility, optical and electrical properties of conducting polymers with the high electrical conductivity and magnetic properties of metal nanoparticles has inspired the development of several techniques for the controlled fabrication of metal nanoparticle-conducting polymer composites.
Functionalized metal nanoparticles have been the subject of intense activity for the past decade in terms of their applications in electronic, optical and biomedical materials. Incorporation of nanoparticles in polymer matrices is a field of particular interest for materials engineering and the study of nanoparticle-matrix interaction. A desirable approach would involve the blending of pre-made nanoparticles into pre-synthesized polymer. This provides full synthetic control over both the nanoparticles and the matrix, and has the potential for generating a wide variety of composite materials. For those purposes, metal nanoparticles would be selectively dispersed in polymer matrices with dimensions on the order of several hundreds of nanometers. To overcome these difficulties, it is necessary to design the coating of the nanoparticles to make them compatible with polymer matrix. The incorporation of metal nanoparticles into the conducting polymer offers enhanced performance of materials. They have diverse application potentials in electronics devices because incorporation of metal clusters is known to increase the conductivity of the polymer.
Herein, we prepared polytriphenylamine, (PTPAs) whose derivatives have useful properties in electrical conductivity and electroluminescence, and they are used as hole-transport materials (HTMs) in dye-sensitized solar cells (DSSCs) and organic light-emitting diode (OLEDs). To study the effect of the polymer coated metal nanoparticles on miscibility, we prepared noble PS/PTPA blends system with these nanoparticles as compatibilizers comparing to diblock copolymers, where these nanoparticles were controlled in terms of size, aspect ratio and types of inorganic material.
금속 나노입자는 전기적, 광학적, 생물학적 응용 분야로의 적용 가능성으로 인해 활발히 연구되어 왔으며, 이를 위해 고분자 시스템에 나노입자들이 결합된 형태의 나노컴포지트에 관한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 이러한 유무기 하이브리드 나노컴포지트에서 그 물성을 구현하기 위한 필수적인 요소로는 금속 나노입자와 고분자 매트릭스간의 상용성율 꼽을 수 있다.
본 논문에서는 금속의 나노입자를 상용화제로 사용하기 위하여 그 표면을 고분자 물질로 코팅하여 코어-쉘 구조의 나노입자를 제조하고, 상용화제로써의 역할을 확인하기 위해 Polytriphenylamine (PTPA)와 Polystyrene (PS)의 고분자 블렌드 시스템에 나노입자들을 도입하였다. PTPA 의 단량체인 TPA 는 염료감응형 태양전지 및 유기발광다이오드에서 정공전달물질로써 응용되어 사용되어 왔다. 따라서 이 물질을 고분자화하여 사용한다면 향후 전도성 물질로써의 활용이 기대되므로 PTPA 와 범용 고분자인 PS 의 새로운 고분자 블렌드를 시스템으로 채택하였다. 나노입자의 열적 안정성과 고분자 매트릭스와의 상용성율 동시에 부여하고자 Polystyren (PS) 및 Azide 그룹을 갖는 블락 공중합체로 금속의 나노입자를 코팅하였다. 이렇게 제조된 코어-쉘 나노입자는 PTPA 와 PS 의 계면에 선택적으로 위치 하였으며, 200℃ 이상의 고온의 환경에서도 입자 사이의 뭉침 현상 없이 계면 에 정렬되어 상용화제로써 기능함을 확인하였다. 또한 전통적인 상용화제로 사용되어 온 이형 블락 공중합체 (PS-b-PTPA) 대비 나노입자의 상용화 효과는 다소 우수했음을 도메인 크기를 관찰하여 확인하였다. 또한 나노입자의 크기, 모양 (종횡비), 코어의 무기물 종류를 변화시켜 상용화 효과를 확인함으로써 몰포로지를 안정화하는 데 있어 나노입자의 역할이 기대된다.
